空间柔性捕获装置及空间柔性捕获卫星制造方法及图纸

本实用新型专利技术提供一种空间柔性捕获装置及空间柔性捕获卫星，仅采用2根具有黏贴部的甩绳缠绕目标物，从而实现对在轨目标物的捕获。与现有机械臂抓捕方式相比，该抓捕方式操作距离较远，适用对象较广，在抓捕过程中对测量系统和轨控精度要求低。

Space flexible acquisition device and space flexible capture satellite

The utility model provides a space flexible capture device and a space flexible capture satellite, which only uses 2 ropes with sticking parts to twist the target, so as to achieve the capture of the target objects on the rail. Compared with the existing method of robotic arm capture, the operation distance is far away, the application object is wide, and the measurement system and the track control precision are low in the capture process.

【技术实现步骤摘要】
空间柔性捕获装置及空间柔性捕获卫星
本技术涉及空间捕获
，具体的涉及一种空间柔性捕获装置及空间柔性捕获卫星。
技术介绍
随着空间技术的发展，空间垃圾数量急剧增加，为了进一步开发空间资源需对现存于空间轨道的各种空间碎片、废弃卫星等非合作目标实施在轨抓捕。目前在轨空间非合作目标的抓捕方式：1.以机械臂为代表的抓捕方式：机械臂抓捕通过末端执行机构，抓捕目标的特定部位(如喷管、对接环、星箭对接口等)。该类装置的代表有美国的FREND(“近期能演示验证的空间机器人技术”)，它针对航天器上通用的星箭对接口进行抓捕，该项抓捕技术对星载计算机视觉处理性能要求较高，且难以用于对有自转角速度的目标进行抓捕。此外，采用机械臂抓捕还受限于抓捕距离，需要抓捕的卫星与目标之间需要达到很近的停泊距离才能实施抓捕。轨道调整时间长，抓捕周期也因此延长。2.以绳网为代表的柔性抓捕方式：柔性抓捕主要通过绳网、口袋、鱼叉等装置实现对目标的抓捕，不需要考虑特定的抓捕位置，可适应不同形状和尺寸的目标抓捕。代表性的项目有欧洲航天局的ROGER(“机器人地球静止轨道复位器项目”)，分为飞网型和飞爪型。飞爪型抓捕需要较高标准的测量系统和姿态稳定控制系统，而飞网型抓捕方式虽然测量系统的要求低，但由于飞网面积大，极容易对抗方拦截，不适用于抓捕对抗。
技术实现思路
本技术的目的在于提供一种空间柔性捕获装置，该技术解决了现有柔性捕获方法所用飞网展开面积大，飞爪对测量和姿态控制稳定性检测装置要求高的技术问题。本技术提供一种空间柔性捕获装置包括用于回收所述空间柔性捕获装置的系绳、用于缠绕捕获目标物的甩绳、用于甩出所述甩绳的两根甩杆和用于收纳所述甩杆的机架，所述机架的第一端设置用于驱动所述甩杆转动的电机，第二端通过所述系绳与抓捕卫星相连接，所述机架的第二端面上设置用于将所述空间柔性捕获装置推离抓捕卫星的推进器；所述甩杆容纳于所述机架的两相对侧，所述甩杆的一端与所述电机的输出端相连接，另一端与所述甩绳相连接；所述甩绳的另一端为自由端，所述甩绳的外表面设置黏贴部。进一步地，机架的中部侧面设置用于收纳所述甩杆的通槽。进一步地，甩杆与所述甩绳铰接；所述系绳与所述机架铰接。进一步地，甩杆包括第一甩杆和第二甩杆，所述第一甩杆与所述甩绳通过第一球铰接相连接；所述第二甩杆与所述甩绳通过第二球铰接相连接。进一步地，系绳上间隔套设多个用于固定所述甩绳的压扣，所述压扣中心处设置用于所述系绳通过的通孔，所述压扣的两相对端面上设置用于容纳甩绳的扣槽。进一步地，甩绳中心为加强材料层；所述黏贴部包括分设于所述甩绳的两相对面上的魔术贴正面和魔术贴反面。本技术的另一方面还提供了一种空间柔性捕获卫星，包括如上述空间柔性捕获装置。进一步地，表面设置用于容纳如上述空间柔性捕获装置的凹槽。一种用于如上述空间柔性捕获装置的捕获方法，包括以下步骤：步骤S100：抓捕卫星进入抓捕目标所在轨道，并进入所述抓捕目标的捕获范围；步骤S200：所述抓捕卫星向所述抓捕目标发射所述空间柔性捕获装置，所述空间柔性捕获装置运动至系绳拉直后，启动电机展开甩杆并将甩绳甩向所述抓捕目标并缠绕所述抓捕目标；步骤S300：所述抓捕卫星通过系绳将所述空间柔性捕获装置及所述抓捕目标拖至坟墓轨道后，切断系绳。本技术的技术效果：本技术提供的空间柔性捕获装置，仅采用2根具有黏贴部的甩绳缠绕目标物，从而实现对在轨目标物的捕获。与现有机械臂抓捕方式相比，该抓捕方式操作距离较远，适用对象较广，在抓捕过程中对测量系统和轨控精度要求低。本技术提供的空间柔性捕获装置，通过推进器将该装置发射至目标附件实施抓捕，并通过与卫星相连接的系绳实现对目标的回收。与飞网抓捕方式相比，该装置的操作距离更远，还能有效避免现有飞网在撒网过程中被对抗方拦截的问题。本技术提供的抓捕卫星，具有在轨抓捕功能，抓捕卫星整体质量较小，有利于降低发射成本。本技术提供的空间柔性捕获装置捕获方法，抓捕过程高效简洁，降低在空间对抗中被对抗方破坏的可能。具体请参考根据本技术的空间柔性捕获装置以及其捕获方法提出的各种实施例的如下描述，将使得本技术的上述和其他方面显而易见。附图说明图1是本技术优选实施例提供的空间柔性捕获装置使用状态立体示意图；图2是本技术优选实施例提供的空间柔性捕获装置的等轴侧视示意图；图3是图2中A、B和C点的放大示意图，其中a)为图2中A点的放大示意图；b)为图2中B点的放大示意图；c)为图2中C点的放大示意图；图4是图1中D点的放大示意图；图5是图4中B-B向剖视示意图；图6是甩绳纵向剖面示意图；图7是本技术仿真算例所得第一系列时刻系统示意图；其中a)初始时刻系统状态；b)0.47秒系统状态；图8是本技术仿真算例所得第二系列时刻系统示意图；其中a)0.81秒系统状态；b)1.17秒系统状态；图9是本技术仿真算例所得第三系列时刻系统示意图；其中a)1.36秒系统状态；b)1.61秒系统状态；图10是本技术仿真算例中抓捕过程系绳最大轴向应变与轴向应力变化示意图，其中a)表示系绳的最大轴向应变；b)表示系绳的最大轴向应力；图11是本技术仿真算例中抓捕过程中甩绳最大轴向应变与轴向应力变化示意图，其中a)表示甩绳的最大轴向应变；b)表示甩绳的最大轴向应力；图12是本技术仿真算例中抓捕过程中甩绳最大曲率和最大弯曲应力变化示意图，其中a)表示甩绳的最大曲率变化；b)表示甩绳的最大应力；图13是本技术仿真算例中抓捕过程甩绳与目标之间的最大碰撞力变化示意图。图例说明：100、系绳；200、机架；210、推进器；211、第二球铰接；220、电机；300、甩绳；330、黏贴部；340、加强材料层；310、压扣：320、甩杆；321、第一球铰接。具体实施方式构成本申请的一部分的附图用来提供对本技术的进一步理解，本技术的示意性实施例及其说明用于解释本技术，并不构成对本技术的不当限定。参见图1，本技术提供的空间柔性捕获装置，包括用于回收所述空间柔性捕获装置的系绳100、用于缠绕捕获目标物的甩绳300、用于甩出所述甩绳300的甩杆320和用于收纳所述甩杆320的机架200。所述机架200的第一端设置用于驱动所述甩杆320转动的电机220，第二端通过所述系绳100与抓捕卫星相连接。所述机架200的两相对侧容纳设置两根甩杆320。所述甩杆320的一端与所述电机220的输出端相连接，另一端与所述甩绳300相连接。所述甩绳300外表面设置黏贴部330。所述机架200的第二端面上设置用于将所述空间柔性捕获装置推离所述抓捕卫星的推进器210。采用该装置，仅需2根甩绳300的相互缠绕和黏贴即可实现对目标物的捕获，简化了捕获装置结构，降低了捕获装置对测控定位准确性的要求。整个装置体积较小，不会给抓捕卫星增加过多质量。张开后面积较小，适用于空间对抗。该装置中的系绳100和甩绳300整齐收纳于抓捕卫星中。上述的机架200的收纳方式可以为多种，可以为机架200的两相对侧面分别设置容纳槽。电机220的安装方式按现有方法进行。优选的，为了降低整体重量，所述机架200的中部侧面设置用于收纳所述甩杆320的通槽。参见本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种空间柔性捕获装置，其特征在于，包括用于回收所述空间柔性捕获装置的系绳、用于缠绕捕获目标物的甩绳、用于甩出所述甩绳的两根甩杆和用于收纳所述甩杆的机架，所述机架的第一端设置用于驱动所述甩杆转动的电机，第二端通过所述系绳与抓捕卫星相连接，所述机架的第二端面上设置用于将所述空间柔性捕获装置推离抓捕卫星的推进器；所述甩杆容纳于所述机架的两相对侧，所述甩杆的一端与所述电机的输出端相连接，另一端与所述甩绳相连接；所述甩绳的另一端为自由端，所述甩绳的外表面设置黏贴部。

【技术特征摘要】
1.一种空间柔性捕获装置，其特征在于，包括用于回收所述空间柔性捕获装置的系绳、用于缠绕捕获目标物的甩绳、用于甩出所述甩绳的两根甩杆和用于收纳所述甩杆的机架，所述机架的第一端设置用于驱动所述甩杆转动的电机，第二端通过所述系绳与抓捕卫星相连接，所述机架的第二端面上设置用于将所述空间柔性捕获装置推离抓捕卫星的推进器；所述甩杆容纳于所述机架的两相对侧，所述甩杆的一端与所述电机的输出端相连接，另一端与所述甩绳相连接；所述甩绳的另一端为自由端，所述甩绳的外表面设置黏贴部。2.根据权利要求1所述的空间柔性捕获装置，其特征在于，所述机架的中部侧面设置用于收纳所述甩杆的通槽。3.根据权利要求1所述的空间柔性捕获装置，其特征在于，所述甩杆与所述甩绳铰接；所述系绳与所述机架铰接。4.根据权利要求3所述的空间柔性...

【专利技术属性】
技术研发人员：张青斌，张国斌，丰志伟，葛健全，孙霄剑，高庆玉，陈青全，彭悟宇，张斌，李国强，
申请(专利权)人：中国人民解放军国防科技大学，
类型：新型
国别省市：湖南,43